従来の顕微鏡で3Dフルカラー画像を直接取得

July, 16, 2020, Beijin--広視野顕微鏡(WFM)では,3D体積再構成に必要な光学的断面(OS)画像は得られない｡焦点外れ信号が常に合焦面内で結合しているからである｡構造化照明顕微鏡(SIM)を導入することで研究者は､フルカラー(FC)合焦面から焦点外れの成分の除去を達成した｡

しかし現在のFC-SIMアプローチは､各合焦面で3つの位相シフト原画像と数百の軸走査面を必要とする｡このアプローチは､膨大な数の原画像の原因であり､データストレージや処理時間にとって負担となっている｡そのような負担から解放される方法は､まだ難題である｡

先頃､中国科学アカデミーのYAO Baoli教授をリーダーとするチームは､深層学習スキームFC-WFM-Deeepが広視野顕微鏡で直接フルカラー光学断面画像を取得したと報告した｡

FC-SIMアプローチと対照的に､その再構成データサイズは21倍小さく､合焦深度は2倍である｡この研究成果は､Biomedical Optics Expressに発表された｡

FC-WFM-Deepは､独自の高解像度とSIMのフルカラー機能を存分に利用している｡効率的に､深層学習ネットワークは､単一の広視野フレームでのトレーニングが必要なだけである｡トレーニング後､光断面の高品質画像､大きな合焦深度､フルカラーが､広視野フレームから直接得られる｡

FC-WFM-Deepは､空間解像度と寸法でFC-SIMに匹敵するイメージング品質を持つ｡その上､フルカラー3D再構成FC-WFM-Deepに必要なデータは,FC-SIMと比べると21倍少ない｡

FC-WFM-Deepは､3Dデータ取得の必要性を､細部を失うことなく大幅に減らす｡また､焦点深度(DOF)で光学断面を抽出することで3Dイメージング速度を改善する｡このコスト効果がすぐれた便利な方法は､3Dカラー生体サンプルを高精度に観察する有望なツールになる｡

(詳細は､http://english.cas.cn)